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        雙散射光式水質(zhì)濁度測(cè)量及非線性補(bǔ)償方法的研究

        2016-08-08 07:54:33天地常州自動(dòng)化股份有限公司中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司汪學(xué)明
        電子世界 2016年13期

        天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司 中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司 汪學(xué)明

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        雙散射光式水質(zhì)濁度測(cè)量及非線性補(bǔ)償方法的研究

        天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司 中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司 汪學(xué)明

        【摘要】本文在兩種光式90°散射法和表面散射法水質(zhì)濁度測(cè)量的技術(shù)基礎(chǔ)上,提出了一種基于90°散射與表面散射相結(jié)合的雙散射光式濁度測(cè)量技術(shù)方案,該技術(shù)設(shè)計(jì)方案可在滿足測(cè)量精度的同時(shí)顯著提高濁度傳感器的測(cè)量量程范圍。

        【關(guān)鍵詞】濁度;雙散射法;非線性補(bǔ)償

        0.引言

        水的濁度是衡量水質(zhì)良好與否的重要標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)是一個(gè)水資源匱乏的國(guó)家,也是水污染嚴(yán)重的國(guó)家,每年都有大量的未經(jīng)處理的污水排入湖泊河流,面對(duì)日益嚴(yán)峻的水環(huán)境形勢(shì),為了更好的保護(hù)和改善水環(huán)境,國(guó)家正在大力發(fā)展水質(zhì)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),因此,對(duì)水體濁度的在線檢測(cè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        目前,濁度的測(cè)量大多基于光電的測(cè)量原理,這是因?yàn)橄啾扔趥鹘y(tǒng)的化學(xué)分析方法,光學(xué)測(cè)量具有測(cè)量速度快、精度高、成本低、實(shí)時(shí)在線檢測(cè)等諸多優(yōu)勢(shì)。常見(jiàn)的基于光學(xué)測(cè)量原理的方法有透射法和散射法。透射法通過(guò)測(cè)定水體的吸光度反映濁度,該方法易受到水體色度的干擾。散射法與透射法相比,在低濁度下具有檢測(cè)下限低、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)并且90° 散射法也是ISO7027水質(zhì)濁度的測(cè)量中規(guī)定的濁度測(cè)量方法。但是90°散射法測(cè)量范圍較窄,因?yàn)樵诟邼岫认掳l(fā)生的多次散射現(xiàn)象,使散射光強(qiáng)度迅速下降,這時(shí)測(cè)得的散射光強(qiáng)度值已不能正確反映真實(shí)的濁度值。

        本文提出了一種新型的濁度測(cè)量方法,即雙散射光式濁度檢測(cè)法。在測(cè)量90°散射光的基礎(chǔ)上,增加對(duì)表面散射光的測(cè)量。在低濁度范圍內(nèi)使用90°散射法的測(cè)量值,在高濁度使用表面散射法的測(cè)量值,通過(guò)對(duì)檢測(cè)濁度值進(jìn)行非線性補(bǔ)償處理,可顯著提高濁度測(cè)量值的精度和測(cè)量量程。

        1.雙散色光檢測(cè)基本原理

        圖1 雙散射光式測(cè)量原理

        雙散射廣式測(cè)量原理如圖1所示,X軸下方充滿溶液,有一光強(qiáng)為I0的細(xì)平行光束沿θ角入射到溶液中,根據(jù)比爾—朗伯定律到達(dá)m 處的光強(qiáng)Ix 為:

        (1)式中T為濁度,I0為入射光強(qiáng),K1為吸收系數(shù)。光束傳播到m處,其90°方向的散射光,經(jīng)過(guò)溶液傳播衰減后,在x處的光強(qiáng)Is 為:

        (2)式中Ks 為散射系數(shù)。將式(1)帶入式(2)得到:

        在位置x 處取無(wú)窮小量dx,設(shè)通過(guò)該區(qū)域的散射光強(qiáng)dIs為:

        在x1~x2 的范圍內(nèi),即濁度檢測(cè)光電二極管的接收范圍內(nèi),所能接收到的90°方向的散射光,經(jīng)過(guò)溶液傳播衰減后,總的散射光強(qiáng)Iss為:

        式中Kss = KsSinθ,K11 = K1(sin θ+ cos θ),Δx = x2 - x1 ,可見(jiàn)總散射光強(qiáng)度與濁度T 不是線性關(guān)系。用泰勒級(jí)數(shù)將式(3)展開(kāi),略去二階無(wú)窮小量得到:

        由此可見(jiàn),散射光強(qiáng)Iss與濁度T和Δx呈正比。

        表面散射法與90°散射法不同的是它測(cè)量樣品淺表層的散射光。在樣品濁度較高時(shí),對(duì)90°方向上散射光起作用的樣品長(zhǎng)度很小,只在表面薄薄的一層,可有效降低高濁度下的多次散射現(xiàn)象,其原理如圖1所示。此時(shí)表面散射的總散射光強(qiáng)Iss為:

        (4)式中x3 為光電二極管的接收范圍,由此式可以得出表面散射光強(qiáng)I' ss-T 關(guān)系的非線性程度較式(3)有較大改善,通過(guò)泰勒級(jí)數(shù)將上式展開(kāi),略去二階無(wú)窮小量得:

        由上式可知,表面散射光強(qiáng)I' ss與濁度T 和x3 呈正比。綜上可知,表面散射法可以有效彌補(bǔ)90°散射法的不足,在較大的濁度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量還能獲得較好的線性關(guān)系。

        2.濁度傳感器檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

        濁度傳感器檢測(cè)電路主要包括光源與光電傳感器和信號(hào)檢測(cè)電路兩個(gè)部分。

        2.1光源和光電傳感器

        光源和光電傳感器的選擇直接決定了傳感器信號(hào)的精度和穩(wěn)定程度。濁度傳感器需要光源具有使用壽命長(zhǎng),穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。由于濁度引起的散射光強(qiáng)的變化往往十分微弱,需要光電接收器件在與光源的頻率匹配的同時(shí)具有較高的靈敏度。

        本系統(tǒng)采用850nm高亮度發(fā)光二極管作為光源,紅外發(fā)光二極管是電流型驅(qū)動(dòng)器件,其亮度與電流近似成線性關(guān)系,為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命,使用恒流源電路進(jìn)行供電。

        圖2 發(fā)光二極管恒流源電路

        圖3 檢測(cè)電路原理框圖

        2.2信號(hào)檢測(cè)電路

        濁度傳感器的輸出信號(hào)大多為模擬電壓信號(hào)或電流信號(hào),光電傳感器輸出的模擬信號(hào)往往比較弱,而且常常伴有噪聲和突發(fā)性干擾脈沖,需采取若干措施,以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、濾波和抗干擾。為此信號(hào)抗干擾能力,檢測(cè)部分采用 V/F (LM331)轉(zhuǎn)換光電隔離。

        3.測(cè)量的非線性補(bǔ)償

        在實(shí)際測(cè)量中,測(cè)量也不是完全非線性的,需要采取一定的方法來(lái)改善線性程度。濁度測(cè)量的非線性度一般要求小于2%,隨著濁度的增大,不經(jīng)過(guò)補(bǔ)償是達(dá)不到這個(gè)要求的。因此可以采用以下兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)散射光和濁度的線性關(guān)系。常用的采用分段折線補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行非線性補(bǔ)償。

        3.1單片機(jī)查表法

        通過(guò)實(shí)驗(yàn)或其他方法較準(zhǔn)確地得到光強(qiáng)和濁度值的逐點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系,列表存入濁度測(cè)量的單片機(jī)內(nèi)部的 FLASH 中。標(biāo)定時(shí),求出查表得到的數(shù)據(jù)與實(shí)際濁度的比例系數(shù)。

        測(cè)量時(shí)通過(guò)光強(qiáng)值 查得 對(duì)應(yīng)的濁度值,乘上比例系數(shù),即為實(shí)際濁度值。理論上講,這種方法只要一個(gè)點(diǎn)標(biāo)定,使用很方便。但實(shí)際上由于光學(xué)系統(tǒng)加工、安裝上的誤差,每臺(tái)濁度傳感器的曲線都不完全一樣,用同一表格誤差太大,使用不同的表格在批量生產(chǎn)中又顯然是不可行的。改進(jìn)方法是分段多點(diǎn)標(biāo)定,每段通過(guò)標(biāo)定得到對(duì)應(yīng)的比例系數(shù),各段比例系數(shù)都不相同。測(cè)量時(shí)由查表得到的數(shù)據(jù)乘上相應(yīng)段的比例系數(shù),即為濁度值。當(dāng)光學(xué)參數(shù)誤差不太大時(shí),這種方法能取得較好的效果。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算簡(jiǎn)單,標(biāo)準(zhǔn)液的誤差,只影響其附近對(duì)應(yīng)小部分的值,且誤差總是小于等于標(biāo)準(zhǔn)液的誤差。

        3.2分段折線補(bǔ)償法

        具體的方法是使用不同濁度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定,每?jī)蓚€(gè)標(biāo)定值之間為一條直線,確定各條直線的斜率,連接成折線。實(shí)際測(cè)量時(shí),可以根據(jù)測(cè)量值的大小確定落在哪條直線上,再根據(jù)斜率計(jì)算得到濁度值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算方便,標(biāo)準(zhǔn)溶液的誤差只影響到其附近值,且誤差總是小于等于標(biāo)準(zhǔn)溶液誤差,對(duì)光學(xué)參數(shù)的誤差也無(wú)太高要求。實(shí)際測(cè)量中,由于分段折線補(bǔ)償計(jì)算方便,不像查表法需要數(shù)據(jù)表格,易于實(shí)現(xiàn)。對(duì)光學(xué)參數(shù)和標(biāo)定液的誤差也比多項(xiàng)式補(bǔ)償法小很多,是一種較常用的非線性補(bǔ)償方法。由于設(shè)計(jì)的濁度傳感器輸出脈沖信號(hào),通過(guò)確定標(biāo)定點(diǎn)濁度與對(duì)應(yīng)的頻率值間的關(guān)系,計(jì)算出分段折線函數(shù),就可得到濁度值。

        圖4 分段式非線性補(bǔ)償

        4.結(jié)語(yǔ)

        本文通過(guò)對(duì)雙散射光式濁度傳感器測(cè)量原理進(jìn)行分析,對(duì)信號(hào)采集電路和非線性補(bǔ)償?shù)确矫孢M(jìn)行了分析探討。該濁度傳感器測(cè)量采用基于90°散射和表面散射相結(jié)合的雙散射光式測(cè)量方法,在低濁度范圍內(nèi)使用90°散射法,在高濁度使用表面散射法的測(cè)量法,并對(duì)幾種非線性補(bǔ)償方法進(jìn)行了具體分析,雙散射光式濁度檢測(cè)方法可顯著提高濁度傳感器的測(cè)量量程和測(cè)量精度。

        參考文獻(xiàn)

        [1]任永琴,王世忠.海水濁度測(cè)量傳感器研究[J].海洋技術(shù),2004,23(4):29-31

        [2]洪治.表面散射濁度在線測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].光學(xué)儀器,1999,21(2):34-36

        [3]張愷,張玉鈞,殷高方等.綜合散射法與透射法測(cè)量水濁度的研究[J].大氣環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào),2011,6(2):100-105.

        [4]孟慶磊,孫國(guó)強(qiáng),佟國(guó)香.液體濁度測(cè)量系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2005,26(8):252 -253.

        [5]陸明剛,宋啟敏.散射式濁度測(cè)量?jī)x[J].現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試,1998(2):18-22.

        作者簡(jiǎn)介:

        汪學(xué)明(1983—),男,安徽安慶人,工程師,主要研究方向:礦山自動(dòng)化及監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

        基金項(xiàng)目:中煤科工集團(tuán)常州研究院科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)15SY002)。

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